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Cientistas concluem o estudo do genoma humano

O genoma completo contém mais de 100 novos genes que provavelmente são funcionais e muitas novas variantes que podem estar ligadas a doenças

Carl Zimmer, The New York Times - Life/Style, O Estado de S.Paulo

31 de agosto de 2021 | 05h00

Duas décadas depois de o esboço da sequência do genoma humano ser divulgado com grande alarde, uma equipe de 99 cientistas finalmente decifrou-o por inteiro, conseguindo preencher algumas lacunas e corrigir uma longa lista de erros de versões anteriores, oferecendo uma nova visão do nosso DNA.

O consórcio postou seis documentos on-line em que descreve o genoma completo. Esses dados que agora estão sendo revistos por revistas científicas darão aos cientistas uma compreensão mais profunda de como o DNA influencia os riscos de doenças e como as células o mantém em cromossomas impecavelmente organizados em vez de um emaranhado de moléculas.

Por exemplo, os pesquisadores descobriram mais de 100 novos genes que podem ser funcionais e identificaram milhões de variações genéticas entre as pessoas. Algumas dessas diferenças possivelmente têm um papel nas doenças.

Para Nicolas Altemose, pesquisador em pós-doutorado na Universidade da Califórnia, em Berkeley, membro da equipe, a visão do genoma humano completo é como se fossem imagens aproximadas de Plutão tiradas pela sonda espacial New Horizon.

“Você consegue ver cada cratera, todas as cores, de algo que antes tínhamos um entendimento muito impreciso. Este foi um sonho que se tornou realidade”.

Especialistas não envolvidos no projeto afirmaram que o estudo permitirá aos cientistas explorarem o genoma humano em muito mais detalhes. Grandes parcelas de genoma que estavam simplesmente em branco agora estão decifradas de maneira tão clara que os cientistas conseguirão estudá-las a sério.

“Os frutos desse sequenciamento são incríveis”, disse Yukiko Yamashita, biólogo no Whitehead Institute for Biomedical Research do Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Há um século, os cientistas sabiam que os genes estavam dispersos por 23 pares de cromossomos, mas essas estruturas microscópicas estranhas continuaram um grande mistério.

No final da década de 1970, eles conseguiram identificar alguns genes humanos individuais e decodificar suas sequências. Mas os instrumentos de que dispunham eram tão primitivos que a busca de um único gene podia durar uma carreira inteira.

No final do século 20, uma rede internacional de geneticistas decidiu tentar sequenciar todo o DNA nos nossos cromossomos. O Projeto Genoma Humano foi uma empreitada audaciosa diante do volume a ser sequenciado. Os cientistas sabiam que as cadeiras de DNA nas nossas células continham aproximadamente três bilhões de pares de letras – um texto longo o suficiente para encher centenas de livros.

Quando a equipe começou seu trabalho, a melhor tecnologia de que dispunham permitia o uso de partes de DNA com apenas algumas dezenas de letras, ou bases, de comprimento. Os pesquisadores tiveram que colocá-las como peças de um vasto quebra-cabeças. Para reuni-las, buscaram fragmentos com extremidades idênticas, significando que vieram de porções sobrepostas do genoma. Levou anos para, aos poucos, reunirem as secções sequenciadas em tiras maiores.

Em 2000, a Casa Branca anunciou que cientistas haviam concluído o primeiro esboço do genoma humano e detalhes do projeto foram publicados no ano seguinte. Mas longas seções do genoma continuaram desconhecidas, ao mesmo tempo que os cientistas enfrentavam dificuldades para entender onde milhões de outras bases se encaixavam.

O fato é que o genoma era um quebra-cabeça de pequenas peças difíceis de juntar. Muitos dos nossos genomas existem como múltiplas cópias que são praticamente idênticas uma à outra. Às vezes cópias diferentes realizam trabalhos diferentes. Outras cópias – como os pseudogenes – são desabilitadas por mutações. Um pequeno fragmento de DNA de um gene pode ser bem compatível com outros.

E os genes constituem somente uma pequena porcentagem do genoma. O restante é ainda mais desconcertante. Grande parte do genoma é formado por extensões de DNA como um vírus, e existem para criar novas cópias que são inseridas de volta no genoma.

No início de 2000, cientistas avançaram um pouco mais, reunindo o quebra-cabeça do genoma com suas minúsculas peças. Analisaram mais fragmentos com mais precisão e desenvolveram novos programas de computador para reuni-los em blocos maiores do genoma.

Periodicamente, os pesquisadores anunciavam o mais recente esboço representativo do genoma humano, conhecido, como um guia dos seus esforços de sequenciamento. Por exemplo, geneticistas clínicos catalogaram mutações que causam doenças comparando genes de pacientes ao genoma de referência.

O mais recente genoma de referência foi divulgado em 2013. Muito melhor do que o primeiro, mas muito longe de estar completo; 8% dele estava simplesmente em branco.

“Basicamente, há um cromossomo inteiro que foi perdido”, disse Michael Schatz, biólogo na Johns Hopkins University.

Em 2019, dois cientistas – Adam Phillippy, biólogo do National Human Genome Research Institute, e Karen Miga, geneticista na Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, fundaram o Telomere-to-Telomere Consortium pra completar o genoma.

O consórcio utilizou novas máquinas que conseguem ler as fitas de DNA alcançando dezenas de milhares de bases no seu comprimento. Os pesquisadores também criaram técnicas para compreender particularmente as misteriosas sequências que se repetem que fazem parte de um genoma.

Os cientistas adicionaram ou fixaram mais de 200 milhões de pares de bases no genoma de referência. E agora podem dizer com certeza que o genoma humano mede 3,05 milhões de pares de bases de comprimento.

Dentro das novas sequências de DNA, os cientistas descobriram mais de dois mil novos genes. Muitos parecem inutilizados por mutações, mas 115 deles, ao que parece, conseguem produzir proteínas - função que os cientistas precisaram de anos para entender. O consórcio calcula que o genoma humano contém 19.969 genes que geram proteínas.

Com um genoma completo finalmente reunido, os pesquisados têm uma melhor visão da variação do DNA de uma pessoa em relação a outra. Eles descobriram mais de dois milhões de novos pontos no genoma que diferem uma pessoa da outra. O uso do novo genoma também os ajudou a evitarem identificar mutações ligadas a doenças onde na realidade não existe nenhuma.

“É um grande avanço nesse campo”, afirmou Michat Farooqui, diretor de oncologia molecular no Children’s Mercy, hospital de Kansas City, Missouri, que não participou do projeto. / TRADUÇÃO DE TEREZINHA MARTINO

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